電気自動車用駆動装置
【課題】減速ユニットの入力軸の支持構造に改良を加えることにより、入力軸の回転精度及び軸受の耐久性の向上並びに軸受の回転騒音の抑制を図る一方、車体側にナックルが不要となる構造を提供することである。
【解決手段】電動モータ１１によって駆動される入力軸１３を備えた減速ユニット１２、減速ユニット１２の出力部材１４によって回転駆動されるハブユニット１５及び電動モータ１１と減速ユニット１２を収納したハウジング１６とから構成され、減速ユニット１２の入力軸１３が軸方向の２個所に設けた軸受５８、５９によって支持された電気自動車用駆動装置において、前記２個所の軸受５８、５９が共に出力部材１４によって支持され、ハウジング１６にサスペンション連結部２７が設けられた構成とした。
【解決手段】電動モータ１１によって駆動される入力軸１３を備えた減速ユニット１２、減速ユニット１２の出力部材１４によって回転駆動されるハブユニット１５及び電動モータ１１と減速ユニット１２を収納したハウジング１６とから構成され、減速ユニット１２の入力軸１３が軸方向の２個所に設けた軸受５８、５９によって支持された電気自動車用駆動装置において、前記２個所の軸受５８、５９が共に出力部材１４によって支持され、ハウジング１６にサスペンション連結部２７が設けられた構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータを駆動源とした電気自動車用駆動装置に関し、特に、インホイールモータ形式の電気自動車用駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られているインホイールモータ形式の電気自動車用駆動装置は、電動モータと、そのモータ出力を入力とする減速ユニットと、その減速ユニットの減速出力によって回転駆動されるハブユニットにより構成されている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１に開示された電気自動車用駆動装置は、電動モータが減速ユニットの径方向外側に配置され、減速ユニットは遊星ギヤ形式のものを軸方向に２段に配置したものが用いられている。減速ユニットを２段に配置しているのは、減速比を高めるためである。
【０００４】
遊星ギヤ形式の減速ユニットの一般的な構成は、入力軸にサンギヤが同軸状態に設けられ、その入力軸の周りにリングギヤが同軸状態に固定される。前記サンギヤとリングギヤの間に複数のピニオンギヤが介在され、各ピニオンギヤを支持するピニオンピンが共通のキャリヤに連結される。キャリヤは出力部材と一体化される。
【０００５】
前記減速ユニットは、入力軸の回転によってピニオンギヤが自転しつつ公転する。その公転の回転速度が入力軸の回転速度より減速され、その減速回転がキャリヤを経て出力部材に伝達される。この場合の減速比は、Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）となる。ただし、Ｚｓはサンギヤの歯数、Ｚｒはリングギヤの歯数である。
【０００６】
前記減速ユニットの入力軸は、軸方向に配置された２個所の軸受、即ち、インボード側軸受と、アウトボード側軸受によって支持されている。インボード側軸受は、減速ユニットのハウジングに取り付けられ、アウトボード側軸受は、減速ユニットの出力部材に取り付けられている。ハウジングはサスペンションを介して車体に支持され、出力部材はハブユニットの内方部材と結合一体化され車輪を回転駆動する。
【０００７】
前記の電気自動車用駆動装置においては、減速ユニットの入力軸に作用するラジアル荷重は、インボード側においてはインボード側軸受を介してハウジングによって支持され、またアウトボード側においてはアウトボード側軸受を介して減速ユニットの出力部材によって支持される。
【０００８】
一方、通常の内燃機関駆動の自動車においては、ハブユニットは車体側のナックルを介してサスペンションに連結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３２８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記減速ユニットの入力軸の支持構造についてみると、入力軸のアウトボード側端部には、出力部材及びアウトボード側軸受を経て車輪の回転に伴う振動や衝撃が伝達されるのに対し、インボード側端部はインボード側軸受を介して固定的なハウジングによって支持されるので、車輪の振動や衝撃が直接伝達されることはない。
【００１１】
また、路面から車輪への荷重の作用により、減速ユニットの出力部材を支持するハブ及びハブ軸受が弾性変形するため、アウトボード側軸受は入出力軸の本来の軸心に対して変位する。一方、インボード側軸受を支持するハウジングは車輪からの荷重の影響を受けにくく、入力軸を支持する２つの軸受の同軸度の悪化や傾きが生じる。
【００１２】
このため、インボード側軸受及びアウトボード側軸受に偏荷重が作用し易く、入力軸の回転精度の低下、当該軸受の耐久性の低下、軸受の回転騒音の発生の原因となるなどの問題がある。
【００１３】
また、電気自動車において、ハブユニットと車体側のサスペンションとの連結構造においては、従来ナックルが必要部材とされていたので、その分だけ部品点数が多くなっていた。
【００１４】
そこで、この発明は、減速ユニットの入力軸の支持構造に改良を加えることにより、入力軸の回転精度及び軸受の耐久性の向上並びに軸受の回転騒音の抑制を図る一方、車体側にナックルが不要となる構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題を解決するために、この発明は、電動モータ、前記電動モータの出力によって駆動される入力軸を備えた減速ユニット、前記減速ユニットの出力部材によって回転駆動されるハブユニット及び前記電動モータと前記減速ユニットを収納したハウジングとから構成され、前記減速ユニットの入力軸が軸方向の２個所に設けた軸受によって支持された電気自動車用駆動装置において、前記２個所の軸受が共に前記出力部材によって支持され、前記ハウジングにサスペンション連結部が設けられた構成としたものである。
【００１６】
前記の構成によると、入力軸を支持する軸方向２個所の軸受は、共に出力部材に取り付けられているため、車輪から出力部材に伝達された振動や衝撃は、両方の軸受に同時に同様の態様で負荷される。このため、どちらの軸受にも偏荷重が作用することが防止される。また、車体に取り付けた場合において、車体のサスペンションとの連結は、前記のサスペンション連結部に直接連結するだけでよく、介在部品としてのナックルは不要である。
【００１７】
前記出力部材の構成として、当該出力部材がピニオンギヤ等の減速回転部材の軸方向両側に配置されたフランジを有し、前記減速回転部材の支持ピンの両端部が各フランジに固定されることによって前記フランジ相互が結合一体化され、各フランジの内径面と前記入力軸との間にそれぞれ前記の各軸受が介在された構成を採ることができる。
【００１８】
前記の「減速回転部材」及び「支持ピン」は、遊星ギヤ形式の場合はそれぞれピニオンギヤ及びこれを支持するピニオンピンに相当する。前記の各フランジの内径面に各軸受を取り付けることにより、両方の軸受を共に出力部材に取り付ける構成を実現することができる。
【００１９】
前記の減速ユニットは両側のフランジ相互が支持ピンによって結合一体化される構成であることにより、フランジ相互間にピニオンギヤを介在させることができる。
【００２０】
前記フランジ相互間をブリッジによって結合した構成を採ることができ、ブリッジによってフランジ相互は強固に結合一体化できる。
【００２１】
前記のブリッジによって両方のフランジが強固に係合一体化されるため、両端部が両フランジに結合されたピニオンピン等の支持ピンの支持剛性が向上する。また、前記ブリッジを周方向等配位置の複数箇所に設けることにより、出力部材の回転が円滑となり、入力軸及びこれに嵌合固定された電動モータのロータの回転精度が向上する。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、この発明においては、減速ユニットの入力軸を支持する一対の軸受が、共に減速ユニットの出力部材に取り付けられる構成であるから、当該軸受に偏荷重が作用することが防止される。その結果、入力軸の回転精度及び軸受の耐久性が向上し、さらに軸受の回転騒音が抑制される効果がある。
【００２３】
また、ハウジングにサスペンション連結部が設けられているので、車体側にナックルを設ける必要がなく、車体側の部品点数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施形態１の断面図である。
【図２】図２は、同上の一部拡大断面図である。
【図３】図３は、図２のＸ１−Ｘ１線の拡大断面図である。
【図４】図４は、同上の間座の斜視図である。
【図５】図５は、図１のＸ２−Ｘ２線の断面図である。
【図６】図６（ａ）は、減速ユニット部分の変形例の断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＸ３−Ｘ３線の断面図である。
【図７】図７は、実施形態２の一部を示す断面図である。
【図８】図８は、実施形態３の断面図である。
【図９】図９は、実施形態３の側面図である。
【図１０】図１０は、実施形態３の変形例の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]
【００２６】
実施形態１に係る電気自動車用駆動装置は、図１に示したように、電動モータ１１、その電動モータ１１の出力によって駆動される減速ユニット１２、減速ユニット１２の入力軸１３と同軸の出力部材１４によって回転されるハブユニット１５及び電動モータ１１と減速ユニット１２を収納するハウジング１６を主要な構成要素としている。
【００２７】
前記のハウジング１６は、円筒部１７とその前端（アウトボード側の端部、図の左側の端部）に設けられた径方向の前端部１８を有する。前端部１８はセンター部が開放され、その開放部分１９にハブユニット１５の外方部材２１の後端部が嵌合され、フランジ２２がボルト２３により前端部１８に固定される。
【００２８】
前記ハウジング１６の前端部１８内側に、前記開放穴１９と同芯状にこれより大径の隔壁基部１８ａが設けられる。その隔壁基部１８ａに皿形の隔壁部材２０がボルト２０ａによって固定される。前記隔壁部材２０のセンターにセンター穴２５が設けられる。そのセンター穴２５が入力軸１３の外径面に径方向のすき間をおいて臨む。前記の隔壁基部１８ａとこれに連結固定された隔壁部材２０によって隔壁２４が形成される。隔壁２４は、ハウジング１６の内部を外径側の電動モータ１１の収納空間と、内径側の減速ユニット１２の収納空間を区画する機能を有する。
【００２９】
ハウジング１６の円筒部１７の後端縁の中心対称の２個所に、軸方向に突き出したサスペンション連結部２７が設けられる。従来の自動車においては、ハブユニット１５は、車体のナックルを介在してサスペンションに連結されていたが、この実施形態１の場合は、ハウジング１６の一部であるサスペンション連結部２７に車体側のサスペンションを直接連結することができる。
【００３０】
ハウジング１６がナックルの機能を果たすことになるので、ハウジング１６にナックルを一体化した構造であるということができる。この場合、ハブユニット１５の外方部材２１の交換の必要が生じたときは、サスペンションからハウジング１６を外す必要がなく、ボルト２３を外すだけで交換を行うことができる。
【００３１】
電動モータ１１は、図示の場合、ラジアルギャップ形のブラシレスＤＣモータであり、ハウジング１６の円筒部１７の内径面に固定されたステータ２８と、そのステータ２８の内径面にラジアルギャップをおいて配置されたロータ２９とによって構成される。ロータ２９は、ロータ支持部材３１によって入力軸１３に嵌合固定される。
【００３２】
ロータ支持部材３１は、ロータ２９の内径部に嵌合された支持部材円筒部３１ａ（図２参照）と、前記隔壁２４に沿って後方に延び内径方向に屈曲された支持部材円板部３１ｂによって構成される。その支持部材円板部３１ｂの内径部にボス部３１ｃが設けられ、そのボス部３１ｃが入力軸１３に嵌合され、キー止め部３５により入力軸１３に固定される。
【００３３】
前記のボス部３１ｃは隔壁２４のセンター穴２５の内径側に挿入され、そのセンター穴２５とボス部３１ｃの間にオイルシール部材３６が介在される（図２参照）。隔壁２４及びオイルシール部材３６によって、電動モータ１１の収納部と減速ユニット１２の収納部が仕切られるとともに、オイルシールされる。これにより、減速ユニット１２側の潤滑油が電動モータ１１側に移動することが防止され、電動モータ１１側はドライに保たれ、潤滑油がロータ２９の回転の妨げとなる不具合が除去される。
【００３４】
減速ユニット１２は遊星ギヤ形式のものであり、図２に示したように、前記入力軸１３と出力部材１４、入力軸の外径面にキー止め部３８によって取り付けられたサンギヤ３９、そのサンギヤ３９の外周において、前記隔壁円筒部２４ａに内径面に沿って配置され、キー止め部４１によって取り付けられたリングギヤ４２、そのリングギヤ４２とサンギヤ３９の間に周方向に等間隔をおいて３個所に設けられたピニオンギヤ４３とにより構成される。ピニオンギヤ４３は針状ころ軸受４４を介してピニオンピン４５によって支持される。
【００３５】
出力部材１４は、そのアウトボード側端部に結合軸部４７を有する。結合軸部４７はハブユニット１５の内方部材４６にスプライン結合され、ナット５０によって固定される。結合軸部４７の内端側にこれより一段大径に形成された軸受支持部４９が設けられる
【００３６】
前記出力部材１４のインボード側には軸方向にピニオンギヤ４３の幅より若干大きい間隔をおいて軸方向に対向した一対のフランジ５２、５３が設けられる。これらのフランジ５２、５３の相互を軸方向に連結するためのブリッジ５４が周方向等配位置の３個所に設けられる。フランジ５２、５３は遊星ギヤ形式の減速ユニット１２におけるキャリヤの機能を有する。
【００３７】
ブリッジ５４を周方向等配位置に設けることにより、出力部材１４の回転は円滑に行われ、ひいては、出力部材１４、入力軸１３を通じて電動モータ１１のロータ２９の回転精度を向上させる。
【００３８】
前記のインボード側のフランジ５３の端面のセンターに前記結合軸部４７と同軸のセンターに軸穴５１が設けられる。この軸穴５１は、前記の軸受支持部４９に達する長さを有する。
【００３９】
軸方向に対向した一対のフランジ５２、５３と、周方向の３個所のブリッジ５４によって、周方向に区画された３個所のピニオンギヤ収納部５５が設けられる（図３参照）。ピニオンギヤ４３が各ピニオンギヤ収納部５５に収納されるとともに、ピニオンピン４５の両端部が各フランジ５２、５３に挿通され、止めネジ５６によって固定される。両方のフランジ５２、５３は前記のブリッジ５４だけでなく、ピニオンピン４５によっても結合一体化されているということができる。
【００４０】
フランジ５２、５３相互がブリッジ５４によって一体化されているので、ピニオンピン４５の両端の支持剛性が向上する。
【００４１】
各ピニオンギヤ４３の両側面と各フランジ５２、５３との間に、ピニオンギヤ４３の円滑な回転を確保するためにスラスト板５７が介在される。
【００４２】
前記の各フランジ５２、５３の内径面と、それぞれの内径面に対向した入力軸１３の外径面との間において、入力軸１３を支持する一対の転がり軸受５８、５９がサンギヤ３９の両側に設けられる。この構成を採ることにより各転がり軸受５８、５９が、共に同じ出力部材１４によって支持される。
【００４３】
また、図２に示したように、各転がり軸受５８、５９と、支持部材円板部３１ｂと入力軸１３との嵌合部の軸方向の位置関係は、各転がり軸受５８、５９が共にアウトボード側に配置され、入力軸１３の支持構造としては、いわゆる片持ち支持構造となる。
【００４４】
これに対し、従来の場合（特許文献１）は、アウトボード側の軸受は、支持部材円板部と入力軸との嵌合部よりアウトボード側に配置されるのに対し、インボード側の軸受はハウジングに取り付けられるので、前記の嵌合部よりインボード側となる。そのため、入力軸の支持構造は、いわゆる両持ち支持構造となる。両持ち支持構造に比べ片持ち支持構造は構造が簡素化される特徴がある。
【００４５】
前記のアウトボード側の転がり軸受５８は、その内輪が入力軸１３に設けられた段差部６１に、また外輪が軸穴５１の内径面に設けられた段差部６２に係合される。インボード側の転がり軸受５９は、その内輪がロータ支持部材３１のボス部３１ｃ及びキー止め部３５に、また外輪が止め輪６３に係合される。
【００４６】
各転がり軸受５８、５９の内輪相互間にサンギヤ３９が介在され、また外輪相互間には間座６４が介在される。間座６４は両方の転がり軸受５８、５９が、相互に接近する方向へ変位することを防止する。
【００４７】
間座６４は、図３、図４に示したように、円筒状態に形成され、周方向の３個所には前記のピニオンギヤ収納部５５の形状に合致する窓穴６５が設けられ、また窓穴６５の相互間の閉鎖部６６は前記のブリッジ５４の底面の形状に沿う形状に形成される。この間座６４は、各窓穴６５がピニオンギヤ収納部５５に合致する姿勢で軸穴５１の内径面の転がり軸受５８、５９間に介在され（図３参照）、ブリッジ５４の外径面から固定ネジ６７を位置決め穴６０（図４参照）にねじ込むことにより、位置決めするようにしている。
【００４８】
前記の間座６４は、その軸方向長さを適宜設定することにより、両方の転がり軸受５８、５９に付与する軸受予圧をコントロールすることができ、簡易的な定位置予圧構造となる。
【００４９】
減速ユニット１２は、径方向に見た場合、隔壁２４を挟んで電動モータ１１の内径側に収納された径方向の配置となり、軸方向に配置する場合に比べ軸方向のコンパクト化が図られる。
【００５０】
ここで、前記隔壁２４について追加的に説明すると、隔壁円筒部２４ｂは、径方向に配置された電動モータ１１と、減速ユニット１２の間に介在され、また隔壁円板部２４ａは、減速ユニット１２と、支持部材円板部３１ｂの間に介在される。そのセンター穴２５の周縁部がロータ支持部材３１のボス部３１ｃの外径面に所定の間隔をおいて臨む。減速ユニット１２のリングギヤ４２が隔壁基部１８ａの内径面にキー止め部４１によって固定される。
【００５１】
前記のセンター穴２５の周縁部とボス部３１ｃの間にオイルシール部材３６が介在される。このオイルシール部材３６と隔壁２４の存在によって、ケーシング１６の電動モータ１１の収納空間と、減速ユニット１２の収納空間が仕切られる。これにより、減速ユニット１２側の潤滑油が電動モータ１１側に移動することが防止され、電動モータ１１側はドライに保たれるので、潤滑油がロータ２９の回転の妨げとなることが回避される。
【００５２】
前記の説明では出力部材１４の両方のフランジ５２、５３がブリッジ５３とピニオンピン４５の両方によって結合一体化されるとして説明したが、図６（ａ）（ｂ）に示したように、フランジ５３を出力部材１４とは別体に構成し、両者をピニオンピン４５によって結合一体化する構造をとることができる。
【００５３】
減速ユニット１２の内部を潤滑する潤滑油の給油口６８及び排油口６９は、それぞれハウジング１６の前端部に設けられる。潤滑油は、電動モータ１１側は前記のオイルシール部材３６によってシールされ、またハブユニット１５側は、出力部材１４の軸受支持部４９と外方部材２１の間に介在されてオイルシール部材７０によってシールされる。給油口６８及び排油口６９はそれぞれ閉塞ネジ７２によって閉塞される。
【００５４】
電動モータ１１及び減速ユニット１２は、図１に示したように、入力軸１３の後端部（インボード側端部）を除き、ハウジング１６の円筒部１７の軸方向長さの範囲内に収まるので、その円筒部１７の後端部にシール部材６０を介してリヤカバー７３が嵌合される。リヤカバー７３の外側面には放熱用のフィン７４が設けられ、電動モータ１１の熱を外部に放熱するようにしている。
【００５５】
リヤカバー７３のセンター穴とそのセンター穴を貫通する入力軸１３との間に回転センサー７５が設けられ、その部分がセンサーカバー７７によって閉鎖される。図示の回転センサー７５はレゾルバであり、そのセンサーステータ７５ａがリヤカバー７３のセンター穴に固定され、センサーロータ７５ｂが入力軸１３に取り付けられる。
【００５６】
センサーステータ７５ａのリード線７９がセンサーカバー７７の外部に設けたコネクタ差込部７８に接続される。回転センサー７５としては、前記のレゾルバの他にホール素子等を用いることができる。
【００５７】
回転センサー７５によって検知された入力軸１３の回転角度は、前記の信号線ケーブルを経て図示省略の制御回路に入力され、電動モータ１１の回転制御に用いられる。
【００５８】
電動モータ１１のステータ２８に電源を供給するための電源端子ボックス７６が前記のリヤカバー７３の外周縁寄りに偏心した位置で、かつ前記のサスペンション連結部２７と９０度位置を異にして設けられる（図５参照）。
【００５９】
電源端子ボックス７６はリヤカバー７３を貫通した円筒状に形成され、外周部に作業用穴８０が設けられる。作業用穴８０は通常は蓋８１によって閉塞される。内部には電源端子８２が作業用穴８０に対向した位置に設けられる。電源端子８２にステータ２８の巻線に接続されたリード線８３が接続され、また電源ケーブル８４の接続端子が同じ電源端子８２に接続される。これらは締付けネジ８５によって固定される。電源端子ボックス７６の後端には、ケーブル穴８４ａが設けられ、これに電源ケーブル８４が挿通される。
【００６０】
ハブユニット１５は、図１に示したように、ハブ８６が一体化された前記の内方部材４６と、その内方部材４６の外径面に嵌合された一対の内輪８７と、フランジ２２を有する外方部材２１と、その外方部材２１の内径面に嵌合され複列の軌道を有する外輪８８と、前記内輪８７と外輪８８の間に介在されたい複列のボール８９とにより構成される。車輪はハブボルト９０によってハブ８６に取り付けられる。
【００６１】
前記出力部材１４の連結軸部４７が、内方部材４６の内径面にスプライン結合部され、内方部材４６から外部に突き出した連結軸部４７の先端部が前記のようにナット５０によって固定される。ナット５０を用いた固定手段に代えて、プレスカット接合、拡径かしめ、揺動かしめ等の固定手段を採用することができる。
【００６２】
前記のハブユニット１５は、いわゆる第１世代と呼ばれる形式であるが、第２世代もしくは第３世代の形式のものを用いることができる。
【００６３】
実施形態１の電気自動車用駆動装置は以上のように構成され、次にその作用について説明する。
【００６４】
運転席のアクセルが作動されることによって電動モータ１１が駆動されると、そのロータ２９の回転と一体に入力軸１３が回転され、減速ユニット１２にモータ出力が入力される。減速ユニット１２は、サンギヤ３９が入力軸１３と一体に回転すると、ピニオンギヤ４３が自転しつつ公転する。ピニオンピン４５がその公転速度で減速回転することにより、出力部材１４を前記の減速比に示した減速出力で出力部材１４を回転させる。
【００６５】
出力部材１４の結合軸部４７と一体にハブユニット１５の内方部材４６が回転され、ハブ８６に取り付けられた車輪が駆動される。
【００６６】
前記の入力軸１３は、ピニオンギヤ４３の両側においてそれぞれアウトボード側の転がり軸受５８とインボード側の転がり軸受５９によって支持されて回転する。これらの転がり軸受５８、５９は、いずれも出力部材１４と一体の各フランジ５２、５３（図６の場合は、ピニオンピン４５を介して一体化された各フランジ５２、５３）に取り付けられているので、車輪からハブユニット１５を経て出力部材１４に伝達されるラジアル方向の振動や衝撃は、両方の転がり軸受５８、５９に同時に同様の態様で負荷される。
【００６７】
その結果、いずれの転がり軸受５８、５９のも偏荷重が作用することが避けられるので、回転精度、耐久性の向上が図れ、回転音の騒音が抑制される。
【００６８】
ピニオンギヤ４３のピニオンピン４５は、その両端部がそれぞれフランジ５２、５３によって支持されるので、片持ち支持される従来の場合に比べて支持剛性が向上する。
【００６９】
前記の転がり軸受５８、５９は、ロータ２９の支持部材３１と入力軸１３との嵌合部、即ちキー止め部３５よりアウトボード側に配置され、その両側に配置される従来の場合に比べ、支持構造が簡単になり組立て易くなる。
【００７０】
また、減速ユニット１２内の潤滑油は、電動モータ１１側へはオイルシール部材３６により、またハブユニット１５側へはオイルシール部材７０によりシールされるので、電動モータ１１側及びハブユニット側へのリークが防止される。その結果、電動モータ１１側においては、ロータ２９の回転に支障を来すことがなく、ハブユニット１５側においては、潤滑油がハブユニット１５を経て外部へリークすることが防止される。
【００７１】
電動モータ１１の駆動に伴い発生する熱は、リヤカバー７３のフィン７４によって効果的に放熱される。
【００７２】
電動モータ１１の回転制御に必要な入力軸１３の回転角度は、回転角度センサー７５によって検知され、制御装置に入力される。
[実施形態２]
【００７３】
図７に示した実施形態２は、前記の実施形態１の場合と比べ、ハブユニット１５の構成において相違している。即ち、この場合のハブユニット１５の外輪部材２１のフランジ２２は前記実施形態１のフランジ２２（図１参照）より大径に形成されている。
【００７４】
前記大径のフランジ２２の内側面に軸方向に突き出したフランジ円筒部３２が設けられる。フランジ円筒部３２は出力部材１４のアウトボード側のフランジ５３の外径面上に延び出す。そのフランジ円筒部３２がハウジング１６の前端部１８の開放穴１９の内径面に嵌合される。
【００７５】
前記実施形態１の場合に比べ、開放穴１９の内径が大きく形成されるので、この実施形態２の場合は前端部１８と一体の隔壁２４を製作することは容易である。このため、この実施形態２の場合は別部材の隔壁部材２０（図１参照）を用いていない。
【００７６】
アウトボード側のハブ軸受８９ａのボールは、内方部材４６の外径面に形成された軌道溝と、外方部材２１の内径面に形成された軌道溝との間に介在される。またインボード側のハブ軸受８９ｂのボールは前記フランジ５２の外径面に形成された軌道面と、フランジ円筒部３２の内径面に形成された軌道溝との間に介在される。
【００７７】
アウトボード側のハブ軸受８９ａのボール中心と、ピニオンシャフト４５の中心及びインボード側のハブ軸受８９ｂのボール中心のセンターからの半径をそれぞれｒ１、ｒ２、ｒ３とした場合、これらの大きさはｒ１＜ｒ３かつｒ２＜ｒ３の関係がある。その他の構成は実施形態１の場合と同様である。
【００７８】
前記のように、インボード側のハブ軸受８９ｂのボールＰＣＤをアウトボード側のハブ軸受８９ａのボールのＰＣＤよりも大きく設定することにより、ハブユニット１５の軸受剛性が向上する。
なお、この場合のハブユニット１５は、いわゆる第３世代の変形形式ということができる。
【００７９】
図示の場合、ハブ軸受８９ａ、８９ｂの各ボールは、直接軌道溝に接する構成であるが、軌道溝を内輪及び外輪に設けた軸受を用い、これらの軌道輪を前記の対向部材に嵌合した構成をとることができる。
[実施形態３]
【００８０】
図８から図１０に示した実施形態３の場合は、実施形態１と比べハブユニット１５、回転センサー７５、電源端子ボックス７６及びコネクタ差込部７８の構成において相違している。
【００８１】
即ち、この場合のハブユニット１５は、外方部材２１のフランジ２２が実施形態１の場合よりも大径に形成されている。このため、実施形態１のような補助ケーシング１６ｂを採用する必要がなく、主ケーシング１６ａと同様の構造の単一のケーシング１６が用いられる。前記の大径のフランジ２２がボルト２３によってケーシング１６に固定される。
【００８２】
ハブ軸受を構成するアウトボード側のボール８９ａは内方部材４６の外径面に設けられた軌道溝と、外方部材２１の内径面に設けられた軌道溝との間に介在される。また、インボード側のボール８９ｂは出力部材１４の外径面に設けられた軌道溝と、外方部材２１の内径面に設けられた軌道溝との間に介在される。いわゆる第３世代の変形タイプということができる。
【００８３】
回転センサー７５は、ロータ支持部材３１の支持部材円板部３１ｂと、隔壁円板部２４ａの軸方向の対向面間に設けられる。センサーロータ９１ａは支持部材円板部３１ｂにビス９２によって取り付けられた磁石によって構成される。また、センサーステータ９１ｂは隔壁円板部２４ａの対向面にビス９３によって取り付けられたホール素子によって構成される。両者はアキシャルギャップを介して対向する。
【００８４】
図１０に示したように、センサーロータ９１ｂの断面形状を逆Ｌ形に形成し、その水平部分とセンサーステータ９１ａとの間にラジアルギャップを形成するものであってもよい。
【００８５】
電源端子ボックス７６及びコネクタ差込部７８はいずれもハウジング１６に設けられる（図９参照）。電源端子ボックス７６は、ハウジング１６の後端面の肉厚の範囲内に収納凹部９４が設けられ、その収納凹部９４の内部に電源端子８２が設けられる。収納凹部９４の奥所には、ハウジング１６の内部に通じた連通穴９５が設けられる。収納凹部９４の開放面は蓋部材９６によって閉塞される。蓋部材９６には電源ケーブル８４を通すためのケーブル穴９７が設けられる。
【００８６】
また、ハウジング１６の壁面に作業用穴８０が設けられる。この作業用穴８０は、通常は蓋８１によって閉塞されている。電動モータ１１側のリード線８３は前記の連通穴９５を通って電源端子８２に接続され、また電源ケーブル８４はケーブル穴９７を通って引き込まれ、その接続端子が電源端子８２に接続される。両者は締付けネジ８５によって電源端子８２に結合される。
【００８７】
コネクタ差込部７８は、図９に示したように、ハウジング１６の後端面において前記の電源端子ボックス７６と並んで設けられる。このコネクタ差込部７８は、ハウジング１６の後端面に凹部９９を設け、その凹部９９の奥所とハウジング１６の内部を連通するリード線穴１００（図８参照）を設けている。回転センサー８４のリード線１０１は前記のリード線穴１００を通って凹部９９の内部に接続される。信号ケーブルのコネクタ（図示省略）がコネクタ差込部７８に差し込まれる。
【００８８】
前記のように、電源端子ボックス７６及びコネクタ差込部７８の両者をハウジング１６に設けた構成により、リヤカバー７３の構成が簡素化され、薄い金属板、樹脂板などによって構成することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１１ 電動モータ
１２ 減速ユニット
１３ 入力軸
１４ 出力部材
１５ ハブユニット
１６ ハウジング
１７ 円筒部
１８ 前端部
１８ａ 隔壁基部
１９ 突出部
２０ 隔壁部材
２０ａ ボルト
２１ 外方部材
２２ フランジ
２３ ボルト
２４ 隔壁
２４ａ 隔壁円板部
２４ｂ 隔壁円筒部
２５ センター穴
２６ フィン
２７ サスペンション連結部
２８ ステータ
２９ ロータ
３１ ロータ支持部材
３１ａ 支持部材円筒部
３１ｂ 支持部材円板部
３１ｃ ボス部
３２ フランジ円筒部
３５ キー止め部
３６ オイルシール部材
３８ キー止め
３９ サンギヤ
４１ キー止め部
４２ リングギヤ
４３ ピニオンギヤ
４４ 針状ころ軸受
４５ ピニオンピン
４６ 内方部材
４７ 結合軸部
４８ 転がり軸受
４９ 軸受支持部
５０ ナット
５１ 軸穴
５２ 、５３ フランジ
５４ ブリッジ
５５ ピニオンギヤ収納部
５６ 止めネジ
５７ スラスト板
５８、５９ 転がり軸受
６０ 位置決め穴
６１、６２ 段差部
６３ 止め輪
６４ 間座
６５ 窓穴
６６ 閉鎖部
６７ 止めネジ
６８ 給油口
６９ 排油口
７０ オイルシール部材
７１ 溝
７２ 閉塞ネジ
７３ リヤカバー
７４ フィン
７５ 回転センサー
７５ａ センサーステータ
７５ｂ センサーロータ
７６ 電源端子ボックス
７６ａ 電源端子
７７ センサーカバー
７８ コネクタ差込部
７９ 挿通穴
８０ 作業用穴
８１ 蓋
８２ 電源端子
８３ リード線
８４ 電源ケーブル
８４ａ ケーブル穴
８５ 締付けネジ
８６ ハブ
８７ 内輪
８８ 外輪
８９ ボール
８９ａ、８９ｂ ハブ軸受
９０ ハブボルト
９１ａ センサーロータ
９１ｂ センサーステータ
９２、９３ ビス
９４ 収納凹部
９５ 連通穴
９６ 蓋部材
９７ ケーブル穴
９９ 凹部
１００ リード線穴
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータを駆動源とした電気自動車用駆動装置に関し、特に、インホイールモータ形式の電気自動車用駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られているインホイールモータ形式の電気自動車用駆動装置は、電動モータと、そのモータ出力を入力とする減速ユニットと、その減速ユニットの減速出力によって回転駆動されるハブユニットにより構成されている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１に開示された電気自動車用駆動装置は、電動モータが減速ユニットの径方向外側に配置され、減速ユニットは遊星ギヤ形式のものを軸方向に２段に配置したものが用いられている。減速ユニットを２段に配置しているのは、減速比を高めるためである。
【０００４】
遊星ギヤ形式の減速ユニットの一般的な構成は、入力軸にサンギヤが同軸状態に設けられ、その入力軸の周りにリングギヤが同軸状態に固定される。前記サンギヤとリングギヤの間に複数のピニオンギヤが介在され、各ピニオンギヤを支持するピニオンピンが共通のキャリヤに連結される。キャリヤは出力部材と一体化される。
【０００５】
前記減速ユニットは、入力軸の回転によってピニオンギヤが自転しつつ公転する。その公転の回転速度が入力軸の回転速度より減速され、その減速回転がキャリヤを経て出力部材に伝達される。この場合の減速比は、Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）となる。ただし、Ｚｓはサンギヤの歯数、Ｚｒはリングギヤの歯数である。
【０００６】
前記減速ユニットの入力軸は、軸方向に配置された２個所の軸受、即ち、インボード側軸受と、アウトボード側軸受によって支持されている。インボード側軸受は、減速ユニットのハウジングに取り付けられ、アウトボード側軸受は、減速ユニットの出力部材に取り付けられている。ハウジングはサスペンションを介して車体に支持され、出力部材はハブユニットの内方部材と結合一体化され車輪を回転駆動する。
【０００７】
前記の電気自動車用駆動装置においては、減速ユニットの入力軸に作用するラジアル荷重は、インボード側においてはインボード側軸受を介してハウジングによって支持され、またアウトボード側においてはアウトボード側軸受を介して減速ユニットの出力部材によって支持される。
【０００８】
一方、通常の内燃機関駆動の自動車においては、ハブユニットは車体側のナックルを介してサスペンションに連結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３２８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記減速ユニットの入力軸の支持構造についてみると、入力軸のアウトボード側端部には、出力部材及びアウトボード側軸受を経て車輪の回転に伴う振動や衝撃が伝達されるのに対し、インボード側端部はインボード側軸受を介して固定的なハウジングによって支持されるので、車輪の振動や衝撃が直接伝達されることはない。
【００１１】
また、路面から車輪への荷重の作用により、減速ユニットの出力部材を支持するハブ及びハブ軸受が弾性変形するため、アウトボード側軸受は入出力軸の本来の軸心に対して変位する。一方、インボード側軸受を支持するハウジングは車輪からの荷重の影響を受けにくく、入力軸を支持する２つの軸受の同軸度の悪化や傾きが生じる。
【００１２】
このため、インボード側軸受及びアウトボード側軸受に偏荷重が作用し易く、入力軸の回転精度の低下、当該軸受の耐久性の低下、軸受の回転騒音の発生の原因となるなどの問題がある。
【００１３】
また、電気自動車において、ハブユニットと車体側のサスペンションとの連結構造においては、従来ナックルが必要部材とされていたので、その分だけ部品点数が多くなっていた。
【００１４】
そこで、この発明は、減速ユニットの入力軸の支持構造に改良を加えることにより、入力軸の回転精度及び軸受の耐久性の向上並びに軸受の回転騒音の抑制を図る一方、車体側にナックルが不要となる構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題を解決するために、この発明は、電動モータ、前記電動モータの出力によって駆動される入力軸を備えた減速ユニット、前記減速ユニットの出力部材によって回転駆動されるハブユニット及び前記電動モータと前記減速ユニットを収納したハウジングとから構成され、前記減速ユニットの入力軸が軸方向の２個所に設けた軸受によって支持された電気自動車用駆動装置において、前記２個所の軸受が共に前記出力部材によって支持され、前記ハウジングにサスペンション連結部が設けられた構成としたものである。
【００１６】
前記の構成によると、入力軸を支持する軸方向２個所の軸受は、共に出力部材に取り付けられているため、車輪から出力部材に伝達された振動や衝撃は、両方の軸受に同時に同様の態様で負荷される。このため、どちらの軸受にも偏荷重が作用することが防止される。また、車体に取り付けた場合において、車体のサスペンションとの連結は、前記のサスペンション連結部に直接連結するだけでよく、介在部品としてのナックルは不要である。
【００１７】
前記出力部材の構成として、当該出力部材がピニオンギヤ等の減速回転部材の軸方向両側に配置されたフランジを有し、前記減速回転部材の支持ピンの両端部が各フランジに固定されることによって前記フランジ相互が結合一体化され、各フランジの内径面と前記入力軸との間にそれぞれ前記の各軸受が介在された構成を採ることができる。
【００１８】
前記の「減速回転部材」及び「支持ピン」は、遊星ギヤ形式の場合はそれぞれピニオンギヤ及びこれを支持するピニオンピンに相当する。前記の各フランジの内径面に各軸受を取り付けることにより、両方の軸受を共に出力部材に取り付ける構成を実現することができる。
【００１９】
前記の減速ユニットは両側のフランジ相互が支持ピンによって結合一体化される構成であることにより、フランジ相互間にピニオンギヤを介在させることができる。
【００２０】
前記フランジ相互間をブリッジによって結合した構成を採ることができ、ブリッジによってフランジ相互は強固に結合一体化できる。
【００２１】
前記のブリッジによって両方のフランジが強固に係合一体化されるため、両端部が両フランジに結合されたピニオンピン等の支持ピンの支持剛性が向上する。また、前記ブリッジを周方向等配位置の複数箇所に設けることにより、出力部材の回転が円滑となり、入力軸及びこれに嵌合固定された電動モータのロータの回転精度が向上する。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、この発明においては、減速ユニットの入力軸を支持する一対の軸受が、共に減速ユニットの出力部材に取り付けられる構成であるから、当該軸受に偏荷重が作用することが防止される。その結果、入力軸の回転精度及び軸受の耐久性が向上し、さらに軸受の回転騒音が抑制される効果がある。
【００２３】
また、ハウジングにサスペンション連結部が設けられているので、車体側にナックルを設ける必要がなく、車体側の部品点数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施形態１の断面図である。
【図２】図２は、同上の一部拡大断面図である。
【図３】図３は、図２のＸ１−Ｘ１線の拡大断面図である。
【図４】図４は、同上の間座の斜視図である。
【図５】図５は、図１のＸ２−Ｘ２線の断面図である。
【図６】図６（ａ）は、減速ユニット部分の変形例の断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＸ３−Ｘ３線の断面図である。
【図７】図７は、実施形態２の一部を示す断面図である。
【図８】図８は、実施形態３の断面図である。
【図９】図９は、実施形態３の側面図である。
【図１０】図１０は、実施形態３の変形例の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]
【００２６】
実施形態１に係る電気自動車用駆動装置は、図１に示したように、電動モータ１１、その電動モータ１１の出力によって駆動される減速ユニット１２、減速ユニット１２の入力軸１３と同軸の出力部材１４によって回転されるハブユニット１５及び電動モータ１１と減速ユニット１２を収納するハウジング１６を主要な構成要素としている。
【００２７】
前記のハウジング１６は、円筒部１７とその前端（アウトボード側の端部、図の左側の端部）に設けられた径方向の前端部１８を有する。前端部１８はセンター部が開放され、その開放部分１９にハブユニット１５の外方部材２１の後端部が嵌合され、フランジ２２がボルト２３により前端部１８に固定される。
【００２８】
前記ハウジング１６の前端部１８内側に、前記開放穴１９と同芯状にこれより大径の隔壁基部１８ａが設けられる。その隔壁基部１８ａに皿形の隔壁部材２０がボルト２０ａによって固定される。前記隔壁部材２０のセンターにセンター穴２５が設けられる。そのセンター穴２５が入力軸１３の外径面に径方向のすき間をおいて臨む。前記の隔壁基部１８ａとこれに連結固定された隔壁部材２０によって隔壁２４が形成される。隔壁２４は、ハウジング１６の内部を外径側の電動モータ１１の収納空間と、内径側の減速ユニット１２の収納空間を区画する機能を有する。
【００２９】
ハウジング１６の円筒部１７の後端縁の中心対称の２個所に、軸方向に突き出したサスペンション連結部２７が設けられる。従来の自動車においては、ハブユニット１５は、車体のナックルを介在してサスペンションに連結されていたが、この実施形態１の場合は、ハウジング１６の一部であるサスペンション連結部２７に車体側のサスペンションを直接連結することができる。
【００３０】
ハウジング１６がナックルの機能を果たすことになるので、ハウジング１６にナックルを一体化した構造であるということができる。この場合、ハブユニット１５の外方部材２１の交換の必要が生じたときは、サスペンションからハウジング１６を外す必要がなく、ボルト２３を外すだけで交換を行うことができる。
【００３１】
電動モータ１１は、図示の場合、ラジアルギャップ形のブラシレスＤＣモータであり、ハウジング１６の円筒部１７の内径面に固定されたステータ２８と、そのステータ２８の内径面にラジアルギャップをおいて配置されたロータ２９とによって構成される。ロータ２９は、ロータ支持部材３１によって入力軸１３に嵌合固定される。
【００３２】
ロータ支持部材３１は、ロータ２９の内径部に嵌合された支持部材円筒部３１ａ（図２参照）と、前記隔壁２４に沿って後方に延び内径方向に屈曲された支持部材円板部３１ｂによって構成される。その支持部材円板部３１ｂの内径部にボス部３１ｃが設けられ、そのボス部３１ｃが入力軸１３に嵌合され、キー止め部３５により入力軸１３に固定される。
【００３３】
前記のボス部３１ｃは隔壁２４のセンター穴２５の内径側に挿入され、そのセンター穴２５とボス部３１ｃの間にオイルシール部材３６が介在される（図２参照）。隔壁２４及びオイルシール部材３６によって、電動モータ１１の収納部と減速ユニット１２の収納部が仕切られるとともに、オイルシールされる。これにより、減速ユニット１２側の潤滑油が電動モータ１１側に移動することが防止され、電動モータ１１側はドライに保たれ、潤滑油がロータ２９の回転の妨げとなる不具合が除去される。
【００３４】
減速ユニット１２は遊星ギヤ形式のものであり、図２に示したように、前記入力軸１３と出力部材１４、入力軸の外径面にキー止め部３８によって取り付けられたサンギヤ３９、そのサンギヤ３９の外周において、前記隔壁円筒部２４ａに内径面に沿って配置され、キー止め部４１によって取り付けられたリングギヤ４２、そのリングギヤ４２とサンギヤ３９の間に周方向に等間隔をおいて３個所に設けられたピニオンギヤ４３とにより構成される。ピニオンギヤ４３は針状ころ軸受４４を介してピニオンピン４５によって支持される。
【００３５】
出力部材１４は、そのアウトボード側端部に結合軸部４７を有する。結合軸部４７はハブユニット１５の内方部材４６にスプライン結合され、ナット５０によって固定される。結合軸部４７の内端側にこれより一段大径に形成された軸受支持部４９が設けられる
【００３６】
前記出力部材１４のインボード側には軸方向にピニオンギヤ４３の幅より若干大きい間隔をおいて軸方向に対向した一対のフランジ５２、５３が設けられる。これらのフランジ５２、５３の相互を軸方向に連結するためのブリッジ５４が周方向等配位置の３個所に設けられる。フランジ５２、５３は遊星ギヤ形式の減速ユニット１２におけるキャリヤの機能を有する。
【００３７】
ブリッジ５４を周方向等配位置に設けることにより、出力部材１４の回転は円滑に行われ、ひいては、出力部材１４、入力軸１３を通じて電動モータ１１のロータ２９の回転精度を向上させる。
【００３８】
前記のインボード側のフランジ５３の端面のセンターに前記結合軸部４７と同軸のセンターに軸穴５１が設けられる。この軸穴５１は、前記の軸受支持部４９に達する長さを有する。
【００３９】
軸方向に対向した一対のフランジ５２、５３と、周方向の３個所のブリッジ５４によって、周方向に区画された３個所のピニオンギヤ収納部５５が設けられる（図３参照）。ピニオンギヤ４３が各ピニオンギヤ収納部５５に収納されるとともに、ピニオンピン４５の両端部が各フランジ５２、５３に挿通され、止めネジ５６によって固定される。両方のフランジ５２、５３は前記のブリッジ５４だけでなく、ピニオンピン４５によっても結合一体化されているということができる。
【００４０】
フランジ５２、５３相互がブリッジ５４によって一体化されているので、ピニオンピン４５の両端の支持剛性が向上する。
【００４１】
各ピニオンギヤ４３の両側面と各フランジ５２、５３との間に、ピニオンギヤ４３の円滑な回転を確保するためにスラスト板５７が介在される。
【００４２】
前記の各フランジ５２、５３の内径面と、それぞれの内径面に対向した入力軸１３の外径面との間において、入力軸１３を支持する一対の転がり軸受５８、５９がサンギヤ３９の両側に設けられる。この構成を採ることにより各転がり軸受５８、５９が、共に同じ出力部材１４によって支持される。
【００４３】
また、図２に示したように、各転がり軸受５８、５９と、支持部材円板部３１ｂと入力軸１３との嵌合部の軸方向の位置関係は、各転がり軸受５８、５９が共にアウトボード側に配置され、入力軸１３の支持構造としては、いわゆる片持ち支持構造となる。
【００４４】
これに対し、従来の場合（特許文献１）は、アウトボード側の軸受は、支持部材円板部と入力軸との嵌合部よりアウトボード側に配置されるのに対し、インボード側の軸受はハウジングに取り付けられるので、前記の嵌合部よりインボード側となる。そのため、入力軸の支持構造は、いわゆる両持ち支持構造となる。両持ち支持構造に比べ片持ち支持構造は構造が簡素化される特徴がある。
【００４５】
前記のアウトボード側の転がり軸受５８は、その内輪が入力軸１３に設けられた段差部６１に、また外輪が軸穴５１の内径面に設けられた段差部６２に係合される。インボード側の転がり軸受５９は、その内輪がロータ支持部材３１のボス部３１ｃ及びキー止め部３５に、また外輪が止め輪６３に係合される。
【００４６】
各転がり軸受５８、５９の内輪相互間にサンギヤ３９が介在され、また外輪相互間には間座６４が介在される。間座６４は両方の転がり軸受５８、５９が、相互に接近する方向へ変位することを防止する。
【００４７】
間座６４は、図３、図４に示したように、円筒状態に形成され、周方向の３個所には前記のピニオンギヤ収納部５５の形状に合致する窓穴６５が設けられ、また窓穴６５の相互間の閉鎖部６６は前記のブリッジ５４の底面の形状に沿う形状に形成される。この間座６４は、各窓穴６５がピニオンギヤ収納部５５に合致する姿勢で軸穴５１の内径面の転がり軸受５８、５９間に介在され（図３参照）、ブリッジ５４の外径面から固定ネジ６７を位置決め穴６０（図４参照）にねじ込むことにより、位置決めするようにしている。
【００４８】
前記の間座６４は、その軸方向長さを適宜設定することにより、両方の転がり軸受５８、５９に付与する軸受予圧をコントロールすることができ、簡易的な定位置予圧構造となる。
【００４９】
減速ユニット１２は、径方向に見た場合、隔壁２４を挟んで電動モータ１１の内径側に収納された径方向の配置となり、軸方向に配置する場合に比べ軸方向のコンパクト化が図られる。
【００５０】
ここで、前記隔壁２４について追加的に説明すると、隔壁円筒部２４ｂは、径方向に配置された電動モータ１１と、減速ユニット１２の間に介在され、また隔壁円板部２４ａは、減速ユニット１２と、支持部材円板部３１ｂの間に介在される。そのセンター穴２５の周縁部がロータ支持部材３１のボス部３１ｃの外径面に所定の間隔をおいて臨む。減速ユニット１２のリングギヤ４２が隔壁基部１８ａの内径面にキー止め部４１によって固定される。
【００５１】
前記のセンター穴２５の周縁部とボス部３１ｃの間にオイルシール部材３６が介在される。このオイルシール部材３６と隔壁２４の存在によって、ケーシング１６の電動モータ１１の収納空間と、減速ユニット１２の収納空間が仕切られる。これにより、減速ユニット１２側の潤滑油が電動モータ１１側に移動することが防止され、電動モータ１１側はドライに保たれるので、潤滑油がロータ２９の回転の妨げとなることが回避される。
【００５２】
前記の説明では出力部材１４の両方のフランジ５２、５３がブリッジ５３とピニオンピン４５の両方によって結合一体化されるとして説明したが、図６（ａ）（ｂ）に示したように、フランジ５３を出力部材１４とは別体に構成し、両者をピニオンピン４５によって結合一体化する構造をとることができる。
【００５３】
減速ユニット１２の内部を潤滑する潤滑油の給油口６８及び排油口６９は、それぞれハウジング１６の前端部に設けられる。潤滑油は、電動モータ１１側は前記のオイルシール部材３６によってシールされ、またハブユニット１５側は、出力部材１４の軸受支持部４９と外方部材２１の間に介在されてオイルシール部材７０によってシールされる。給油口６８及び排油口６９はそれぞれ閉塞ネジ７２によって閉塞される。
【００５４】
電動モータ１１及び減速ユニット１２は、図１に示したように、入力軸１３の後端部（インボード側端部）を除き、ハウジング１６の円筒部１７の軸方向長さの範囲内に収まるので、その円筒部１７の後端部にシール部材６０を介してリヤカバー７３が嵌合される。リヤカバー７３の外側面には放熱用のフィン７４が設けられ、電動モータ１１の熱を外部に放熱するようにしている。
【００５５】
リヤカバー７３のセンター穴とそのセンター穴を貫通する入力軸１３との間に回転センサー７５が設けられ、その部分がセンサーカバー７７によって閉鎖される。図示の回転センサー７５はレゾルバであり、そのセンサーステータ７５ａがリヤカバー７３のセンター穴に固定され、センサーロータ７５ｂが入力軸１３に取り付けられる。
【００５６】
センサーステータ７５ａのリード線７９がセンサーカバー７７の外部に設けたコネクタ差込部７８に接続される。回転センサー７５としては、前記のレゾルバの他にホール素子等を用いることができる。
【００５７】
回転センサー７５によって検知された入力軸１３の回転角度は、前記の信号線ケーブルを経て図示省略の制御回路に入力され、電動モータ１１の回転制御に用いられる。
【００５８】
電動モータ１１のステータ２８に電源を供給するための電源端子ボックス７６が前記のリヤカバー７３の外周縁寄りに偏心した位置で、かつ前記のサスペンション連結部２７と９０度位置を異にして設けられる（図５参照）。
【００５９】
電源端子ボックス７６はリヤカバー７３を貫通した円筒状に形成され、外周部に作業用穴８０が設けられる。作業用穴８０は通常は蓋８１によって閉塞される。内部には電源端子８２が作業用穴８０に対向した位置に設けられる。電源端子８２にステータ２８の巻線に接続されたリード線８３が接続され、また電源ケーブル８４の接続端子が同じ電源端子８２に接続される。これらは締付けネジ８５によって固定される。電源端子ボックス７６の後端には、ケーブル穴８４ａが設けられ、これに電源ケーブル８４が挿通される。
【００６０】
ハブユニット１５は、図１に示したように、ハブ８６が一体化された前記の内方部材４６と、その内方部材４６の外径面に嵌合された一対の内輪８７と、フランジ２２を有する外方部材２１と、その外方部材２１の内径面に嵌合され複列の軌道を有する外輪８８と、前記内輪８７と外輪８８の間に介在されたい複列のボール８９とにより構成される。車輪はハブボルト９０によってハブ８６に取り付けられる。
【００６１】
前記出力部材１４の連結軸部４７が、内方部材４６の内径面にスプライン結合部され、内方部材４６から外部に突き出した連結軸部４７の先端部が前記のようにナット５０によって固定される。ナット５０を用いた固定手段に代えて、プレスカット接合、拡径かしめ、揺動かしめ等の固定手段を採用することができる。
【００６２】
前記のハブユニット１５は、いわゆる第１世代と呼ばれる形式であるが、第２世代もしくは第３世代の形式のものを用いることができる。
【００６３】
実施形態１の電気自動車用駆動装置は以上のように構成され、次にその作用について説明する。
【００６４】
運転席のアクセルが作動されることによって電動モータ１１が駆動されると、そのロータ２９の回転と一体に入力軸１３が回転され、減速ユニット１２にモータ出力が入力される。減速ユニット１２は、サンギヤ３９が入力軸１３と一体に回転すると、ピニオンギヤ４３が自転しつつ公転する。ピニオンピン４５がその公転速度で減速回転することにより、出力部材１４を前記の減速比に示した減速出力で出力部材１４を回転させる。
【００６５】
出力部材１４の結合軸部４７と一体にハブユニット１５の内方部材４６が回転され、ハブ８６に取り付けられた車輪が駆動される。
【００６６】
前記の入力軸１３は、ピニオンギヤ４３の両側においてそれぞれアウトボード側の転がり軸受５８とインボード側の転がり軸受５９によって支持されて回転する。これらの転がり軸受５８、５９は、いずれも出力部材１４と一体の各フランジ５２、５３（図６の場合は、ピニオンピン４５を介して一体化された各フランジ５２、５３）に取り付けられているので、車輪からハブユニット１５を経て出力部材１４に伝達されるラジアル方向の振動や衝撃は、両方の転がり軸受５８、５９に同時に同様の態様で負荷される。
【００６７】
その結果、いずれの転がり軸受５８、５９のも偏荷重が作用することが避けられるので、回転精度、耐久性の向上が図れ、回転音の騒音が抑制される。
【００６８】
ピニオンギヤ４３のピニオンピン４５は、その両端部がそれぞれフランジ５２、５３によって支持されるので、片持ち支持される従来の場合に比べて支持剛性が向上する。
【００６９】
前記の転がり軸受５８、５９は、ロータ２９の支持部材３１と入力軸１３との嵌合部、即ちキー止め部３５よりアウトボード側に配置され、その両側に配置される従来の場合に比べ、支持構造が簡単になり組立て易くなる。
【００７０】
また、減速ユニット１２内の潤滑油は、電動モータ１１側へはオイルシール部材３６により、またハブユニット１５側へはオイルシール部材７０によりシールされるので、電動モータ１１側及びハブユニット側へのリークが防止される。その結果、電動モータ１１側においては、ロータ２９の回転に支障を来すことがなく、ハブユニット１５側においては、潤滑油がハブユニット１５を経て外部へリークすることが防止される。
【００７１】
電動モータ１１の駆動に伴い発生する熱は、リヤカバー７３のフィン７４によって効果的に放熱される。
【００７２】
電動モータ１１の回転制御に必要な入力軸１３の回転角度は、回転角度センサー７５によって検知され、制御装置に入力される。
[実施形態２]
【００７３】
図７に示した実施形態２は、前記の実施形態１の場合と比べ、ハブユニット１５の構成において相違している。即ち、この場合のハブユニット１５の外輪部材２１のフランジ２２は前記実施形態１のフランジ２２（図１参照）より大径に形成されている。
【００７４】
前記大径のフランジ２２の内側面に軸方向に突き出したフランジ円筒部３２が設けられる。フランジ円筒部３２は出力部材１４のアウトボード側のフランジ５３の外径面上に延び出す。そのフランジ円筒部３２がハウジング１６の前端部１８の開放穴１９の内径面に嵌合される。
【００７５】
前記実施形態１の場合に比べ、開放穴１９の内径が大きく形成されるので、この実施形態２の場合は前端部１８と一体の隔壁２４を製作することは容易である。このため、この実施形態２の場合は別部材の隔壁部材２０（図１参照）を用いていない。
【００７６】
アウトボード側のハブ軸受８９ａのボールは、内方部材４６の外径面に形成された軌道溝と、外方部材２１の内径面に形成された軌道溝との間に介在される。またインボード側のハブ軸受８９ｂのボールは前記フランジ５２の外径面に形成された軌道面と、フランジ円筒部３２の内径面に形成された軌道溝との間に介在される。
【００７７】
アウトボード側のハブ軸受８９ａのボール中心と、ピニオンシャフト４５の中心及びインボード側のハブ軸受８９ｂのボール中心のセンターからの半径をそれぞれｒ１、ｒ２、ｒ３とした場合、これらの大きさはｒ１＜ｒ３かつｒ２＜ｒ３の関係がある。その他の構成は実施形態１の場合と同様である。
【００７８】
前記のように、インボード側のハブ軸受８９ｂのボールＰＣＤをアウトボード側のハブ軸受８９ａのボールのＰＣＤよりも大きく設定することにより、ハブユニット１５の軸受剛性が向上する。
なお、この場合のハブユニット１５は、いわゆる第３世代の変形形式ということができる。
【００７９】
図示の場合、ハブ軸受８９ａ、８９ｂの各ボールは、直接軌道溝に接する構成であるが、軌道溝を内輪及び外輪に設けた軸受を用い、これらの軌道輪を前記の対向部材に嵌合した構成をとることができる。
[実施形態３]
【００８０】
図８から図１０に示した実施形態３の場合は、実施形態１と比べハブユニット１５、回転センサー７５、電源端子ボックス７６及びコネクタ差込部７８の構成において相違している。
【００８１】
即ち、この場合のハブユニット１５は、外方部材２１のフランジ２２が実施形態１の場合よりも大径に形成されている。このため、実施形態１のような補助ケーシング１６ｂを採用する必要がなく、主ケーシング１６ａと同様の構造の単一のケーシング１６が用いられる。前記の大径のフランジ２２がボルト２３によってケーシング１６に固定される。
【００８２】
ハブ軸受を構成するアウトボード側のボール８９ａは内方部材４６の外径面に設けられた軌道溝と、外方部材２１の内径面に設けられた軌道溝との間に介在される。また、インボード側のボール８９ｂは出力部材１４の外径面に設けられた軌道溝と、外方部材２１の内径面に設けられた軌道溝との間に介在される。いわゆる第３世代の変形タイプということができる。
【００８３】
回転センサー７５は、ロータ支持部材３１の支持部材円板部３１ｂと、隔壁円板部２４ａの軸方向の対向面間に設けられる。センサーロータ９１ａは支持部材円板部３１ｂにビス９２によって取り付けられた磁石によって構成される。また、センサーステータ９１ｂは隔壁円板部２４ａの対向面にビス９３によって取り付けられたホール素子によって構成される。両者はアキシャルギャップを介して対向する。
【００８４】
図１０に示したように、センサーロータ９１ｂの断面形状を逆Ｌ形に形成し、その水平部分とセンサーステータ９１ａとの間にラジアルギャップを形成するものであってもよい。
【００８５】
電源端子ボックス７６及びコネクタ差込部７８はいずれもハウジング１６に設けられる（図９参照）。電源端子ボックス７６は、ハウジング１６の後端面の肉厚の範囲内に収納凹部９４が設けられ、その収納凹部９４の内部に電源端子８２が設けられる。収納凹部９４の奥所には、ハウジング１６の内部に通じた連通穴９５が設けられる。収納凹部９４の開放面は蓋部材９６によって閉塞される。蓋部材９６には電源ケーブル８４を通すためのケーブル穴９７が設けられる。
【００８６】
また、ハウジング１６の壁面に作業用穴８０が設けられる。この作業用穴８０は、通常は蓋８１によって閉塞されている。電動モータ１１側のリード線８３は前記の連通穴９５を通って電源端子８２に接続され、また電源ケーブル８４はケーブル穴９７を通って引き込まれ、その接続端子が電源端子８２に接続される。両者は締付けネジ８５によって電源端子８２に結合される。
【００８７】
コネクタ差込部７８は、図９に示したように、ハウジング１６の後端面において前記の電源端子ボックス７６と並んで設けられる。このコネクタ差込部７８は、ハウジング１６の後端面に凹部９９を設け、その凹部９９の奥所とハウジング１６の内部を連通するリード線穴１００（図８参照）を設けている。回転センサー８４のリード線１０１は前記のリード線穴１００を通って凹部９９の内部に接続される。信号ケーブルのコネクタ（図示省略）がコネクタ差込部７８に差し込まれる。
【００８８】
前記のように、電源端子ボックス７６及びコネクタ差込部７８の両者をハウジング１６に設けた構成により、リヤカバー７３の構成が簡素化され、薄い金属板、樹脂板などによって構成することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１１ 電動モータ
１２ 減速ユニット
１３ 入力軸
１４ 出力部材
１５ ハブユニット
１６ ハウジング
１７ 円筒部
１８ 前端部
１８ａ 隔壁基部
１９ 突出部
２０ 隔壁部材
２０ａ ボルト
２１ 外方部材
２２ フランジ
２３ ボルト
２４ 隔壁
２４ａ 隔壁円板部
２４ｂ 隔壁円筒部
２５ センター穴
２６ フィン
２７ サスペンション連結部
２８ ステータ
２９ ロータ
３１ ロータ支持部材
３１ａ 支持部材円筒部
３１ｂ 支持部材円板部
３１ｃ ボス部
３２ フランジ円筒部
３５ キー止め部
３６ オイルシール部材
３８ キー止め
３９ サンギヤ
４１ キー止め部
４２ リングギヤ
４３ ピニオンギヤ
４４ 針状ころ軸受
４５ ピニオンピン
４６ 内方部材
４７ 結合軸部
４８ 転がり軸受
４９ 軸受支持部
５０ ナット
５１ 軸穴
５２ 、５３ フランジ
５４ ブリッジ
５５ ピニオンギヤ収納部
５６ 止めネジ
５７ スラスト板
５８、５９ 転がり軸受
６０ 位置決め穴
６１、６２ 段差部
６３ 止め輪
６４ 間座
６５ 窓穴
６６ 閉鎖部
６７ 止めネジ
６８ 給油口
６９ 排油口
７０ オイルシール部材
７１ 溝
７２ 閉塞ネジ
７３ リヤカバー
７４ フィン
７５ 回転センサー
７５ａ センサーステータ
７５ｂ センサーロータ
７６ 電源端子ボックス
７６ａ 電源端子
７７ センサーカバー
７８ コネクタ差込部
７９ 挿通穴
８０ 作業用穴
８１ 蓋
８２ 電源端子
８３ リード線
８４ 電源ケーブル
８４ａ ケーブル穴
８５ 締付けネジ
８６ ハブ
８７ 内輪
８８ 外輪
８９ ボール
８９ａ、８９ｂ ハブ軸受
９０ ハブボルト
９１ａ センサーロータ
９１ｂ センサーステータ
９２、９３ ビス
９４ 収納凹部
９５ 連通穴
９６ 蓋部材
９７ ケーブル穴
９９ 凹部
１００ リード線穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータ、前記電動モータの出力によって駆動される入力軸を備えた減速ユニット、前記減速ユニットの出力部材によって回転駆動されるハブユニット及び前記電動モータと前記減速ユニットを収納したハウジングとから構成され、前記減速ユニットの入力軸が軸方向の２個所に設けた軸受によって支持された電気自動車用駆動装置において、前記２個所の軸受が共に前記出力部材によって支持され、前記ハウジングにサスペンション連結部が設けられたことを特徴とする電気自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記サスペンション連結部が、前記ハウジングの後端縁の中心対称の２個所に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項３】
前記一対の軸受が共に前記の出力部材によって支持されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記入力軸を支持する一対の軸受は、いずれも前記入力軸と電動モータのロータ支持部材との嵌合部よりもアウトボード側に配置される支持構造をとることを特徴とする請求項３に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記出力部材が、前記減速ユニットの減速回転部材の軸方向両側に配置された一対のフランジを有し、前記減速回転部材の支持ピンの両端部が各フランジに固定されることによって前記フランジ相互が結合一体化され、各フランジの内径面と前記入力軸との間にそれぞれ前記の各軸受が介在されたことを特徴とする請求項３又は４に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記減速ユニットが、入力軸に同軸状に設けられるサンギヤ及びリングギヤ、前記サンギヤとリングギヤの間に円周方向等配に設けられる複数のピニオンギヤ、前記ピニオンギヤを保持するキャリヤとからなる遊星ギヤ形式であることを特徴とする請求項５に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項７】
前記減速ユニットが、前記遊星ギヤ形式であり、前記フランジ相互が周方向に所要の間隔をおいて設けられたブリッジによって一体化され、そのブリッジ相互間にピニオンギヤが収納され、そのピニオンピンの両端部が前記のフランジによってそれぞれ支持されたことを特徴とする請求項６に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項８】
前記一対の軸受がそれぞれ転がり軸受によって構成され、一対の転がり軸受の外輪相互間に環状の間座が介在され、前記間座は前記減速回転部材と対向する部分において干渉回避のための窓穴が設けられ、前記間座の固定ビスが前記ブリッジ部外径面からねじ込まれたことを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項９】
前記減速ユニットが、前記電動モータの内径側に配置され、減速ユニットと電動モータの収納部がハウジングに設けた隔壁によって区画されたことを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項１０】
前記隔壁が、ハウジングに設けた隔壁基部と、その隔壁基部に連結固定された隔壁部材とにより構成されたことを特徴とする請求項９に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項１１】
前記電動モータのステータが、前記減速ユニットの外径側においてハウジングに固定され、ロータが前記ステータと前記隔壁の間に配置され、前記ロータの支持部材が前記入力軸に嵌合一体化されたことを特徴とする請求項１０に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項１２】
前記電動モータ及び減速ユニットを収納したハウジングに前記ハブユニットの外方部材のフランジを固定したことを特徴とする請求項３から１１のいずれかに記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項１】
電動モータ、前記電動モータの出力によって駆動される入力軸を備えた減速ユニット、前記減速ユニットの出力部材によって回転駆動されるハブユニット及び前記電動モータと前記減速ユニットを収納したハウジングとから構成され、前記減速ユニットの入力軸が軸方向の２個所に設けた軸受によって支持された電気自動車用駆動装置において、前記２個所の軸受が共に前記出力部材によって支持され、前記ハウジングにサスペンション連結部が設けられたことを特徴とする電気自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記サスペンション連結部が、前記ハウジングの後端縁の中心対称の２個所に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項３】
前記一対の軸受が共に前記の出力部材によって支持されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記入力軸を支持する一対の軸受は、いずれも前記入力軸と電動モータのロータ支持部材との嵌合部よりもアウトボード側に配置される支持構造をとることを特徴とする請求項３に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記出力部材が、前記減速ユニットの減速回転部材の軸方向両側に配置された一対のフランジを有し、前記減速回転部材の支持ピンの両端部が各フランジに固定されることによって前記フランジ相互が結合一体化され、各フランジの内径面と前記入力軸との間にそれぞれ前記の各軸受が介在されたことを特徴とする請求項３又は４に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記減速ユニットが、入力軸に同軸状に設けられるサンギヤ及びリングギヤ、前記サンギヤとリングギヤの間に円周方向等配に設けられる複数のピニオンギヤ、前記ピニオンギヤを保持するキャリヤとからなる遊星ギヤ形式であることを特徴とする請求項５に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項７】
前記減速ユニットが、前記遊星ギヤ形式であり、前記フランジ相互が周方向に所要の間隔をおいて設けられたブリッジによって一体化され、そのブリッジ相互間にピニオンギヤが収納され、そのピニオンピンの両端部が前記のフランジによってそれぞれ支持されたことを特徴とする請求項６に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項８】
前記一対の軸受がそれぞれ転がり軸受によって構成され、一対の転がり軸受の外輪相互間に環状の間座が介在され、前記間座は前記減速回転部材と対向する部分において干渉回避のための窓穴が設けられ、前記間座の固定ビスが前記ブリッジ部外径面からねじ込まれたことを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項９】
前記減速ユニットが、前記電動モータの内径側に配置され、減速ユニットと電動モータの収納部がハウジングに設けた隔壁によって区画されたことを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項１０】
前記隔壁が、ハウジングに設けた隔壁基部と、その隔壁基部に連結固定された隔壁部材とにより構成されたことを特徴とする請求項９に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項１１】
前記電動モータのステータが、前記減速ユニットの外径側においてハウジングに固定され、ロータが前記ステータと前記隔壁の間に配置され、前記ロータの支持部材が前記入力軸に嵌合一体化されたことを特徴とする請求項１０に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項１２】
前記電動モータ及び減速ユニットを収納したハウジングに前記ハブユニットの外方部材のフランジを固定したことを特徴とする請求項３から１１のいずれかに記載の電気自動車用駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１８３９４７（Ｐ２０１２−１８３９４７Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９１９０（Ｐ２０１１−４９１９０）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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